新材料故事 | 氮化硅陶瓷球:科技創(chuàng)新讓這顆“明珠”更加璀璨耀眼
來源:中材高新 發(fā)布時(shí)間:2022-08-10編者按
當(dāng)材料醒來的那一刻,它將成為你生活中的一段感受???、聽、觸摸......置身其中,材料無處不在。中國建材集團(tuán)的能工巧匠們,實(shí)驗(yàn)、堅(jiān)守、創(chuàng)新,鍥而不舍,只為成就材料背后的可能,開發(fā)材料蘊(yùn)含的寶藏。我們始終心懷“國之大者”,打造“國之大材”,服務(wù)國家重大工程、服務(wù)國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、服務(wù)人民美好生活......
《新材料故事》,將用通俗易懂的話語,讓大家更好認(rèn)識(shí)身邊無處不在的新材料,為大家講述我們與社會(huì)發(fā)展、人類生活齊步走的故事。
氮化硅陶瓷球的創(chuàng)新與應(yīng)用
隨著社會(huì)進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,軸承的使用環(huán)境和條件越來越多樣化,對(duì)軸承的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和性能的要求也越來越高,應(yīng)用材料科學(xué)不斷突破和創(chuàng)新,氮化硅陶瓷球軸承應(yīng)運(yùn)而生。
說到這里,很多人就有疑問了:陶瓷這又脆又易碎的東西怎么能用于軸承呢?一般不都是金屬鋼質(zhì)的嗎?其實(shí),氮化硅陶瓷是一種人工合成的高純度氮化硅粉體經(jīng)過高溫高壓制備的新型先進(jìn)陶瓷材料,重量為鋼的三分之一,硬度僅次于金剛石,與其他材料相比,具有低密度、高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕、長(zhǎng)壽命、自潤(rùn)滑、高硬高韌、無磁絕緣等眾多優(yōu)異性能,是目前綜合性能最好的結(jié)構(gòu)陶瓷,被譽(yù)為“全能陶瓷”“黑色陶瓷鋼”“先進(jìn)陶瓷材料皇冠上的明珠”。
航空、航天、航海、核工業(yè)、石油化工、醫(yī)療器械、輕紡工業(yè)、冶金、電力、食品、交通、高速機(jī)床等領(lǐng)域需要在高溫、高速、深冷、易燃、易爆、強(qiáng)腐蝕、真空、電絕緣、無磁、干摩擦等特殊工況下工作,氮化硅陶瓷這種材料既可以承受金屬材料和高分子材料難以勝任的嚴(yán)酷的工作環(huán)境,又具有軸承材料所要求的全部重要特性,因此,氮化硅陶瓷雖然在陶瓷中不是最硬的,韌性也不是最高的,但它具有的機(jī)械物理綜合特性被認(rèn)為是最佳的。如今,將這類先進(jìn)陶瓷材料應(yīng)用于軸承制造,已成為世界高新技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用的熱點(diǎn)和機(jī)械工業(yè)材料技術(shù)革命的標(biāo)志。
發(fā)展歷程
1 20世紀(jì)60年代初期
美國等歐美國家就開始研究陶瓷材料在滾動(dòng)軸承中的應(yīng)用。
2 20世紀(jì)80年代
日本開始了此類項(xiàng)目的研究。
3 1978年
山東工陶院成立氮化硅項(xiàng)目組。
4 1980年
無壓燒結(jié)氮化硅研制成功。
5 1984年
成立氮化硅研究室。
6 1996年
建成國內(nèi)首條年產(chǎn)80萬粒氮化硅陶瓷軸承球中試生產(chǎn)線。
7 2008年
在北京建成年產(chǎn)12噸氮化硅陶瓷軸承球生產(chǎn)線。
8 2011年
在山東成立中材高新氮化物陶瓷有限公司。
9 2014年
國家工業(yè)陶瓷工程技術(shù)中心氮化硅陶瓷軸承球生產(chǎn)示范線貫通。
10 2017年9月
年產(chǎn)100噸高性能氮化硅陶瓷生產(chǎn)線開工建設(shè)。
這一條條時(shí)間軸看似輕描淡寫,背后卻是我國眾多科研工作者嘔心瀝血、執(zhí)著不息的艱苦奮斗歷程。
研發(fā)攻關(guān)
長(zhǎng)期以來,應(yīng)用在高速機(jī)床主軸軸承、機(jī)器人軸承、新能源汽車軸承、航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)軸承及風(fēng)力發(fā)電機(jī)絕緣軸承等領(lǐng)域的高端氮化硅陶瓷軸承球的市場(chǎng)一直被國外占據(jù)。依托深厚的歷史底蘊(yùn),中材高新氮化物公司投入大量的人力、物力、財(cái)力,2015年成功突破國外的技術(shù)封鎖,實(shí)現(xiàn)高性能氮化硅陶瓷材料中試生產(chǎn)線的貫通,并于當(dāng)年將熱等靜壓(HIP)氮化硅軸承球推向市場(chǎng),性能達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ級(jí)材料水平。自2017年100噸高性能氮化硅陶瓷生產(chǎn)線開工建設(shè)以來,氮化物公司已量產(chǎn)出規(guī)格從φ0.8mm到φ101.6mm不等、精度等級(jí)G3、G5、G10、G20不等的陶瓷球。
產(chǎn)品應(yīng)用
近幾年,隨著年產(chǎn)100噸高性能氮化硅陶瓷生產(chǎn)線建成達(dá)產(chǎn),中材高新氮化硅陶瓷材料得到快速發(fā)展,已成為國內(nèi)產(chǎn)能最大的氮化硅陶瓷研發(fā)和制造企業(yè)。研制的G3級(jí)氮化硅陶瓷軸承球已應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)等領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代。同時(shí),切入新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈,與全球軸承科技與制造頭部企業(yè)合作,成功開發(fā)新能源汽車用氮化硅陶瓷軸承并實(shí)現(xiàn)批量供貨。合作研發(fā)的新能源汽車功率器件用高導(dǎo)熱氮化硅陶瓷基板產(chǎn)品,均展示出未來巨大的市場(chǎng)需求。
氮化物公司將秉持“材料創(chuàng)造美好世界”使命,堅(jiān)持專業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化、國際化,以科技培育新動(dòng)能,以新動(dòng)能推動(dòng)新發(fā)展,以新發(fā)展創(chuàng)造新輝煌,力爭(zhēng)打造成為最具行業(yè)影響力的龍頭產(chǎn)業(yè),引領(lǐng)和推動(dòng)高端氮化硅陶瓷軸承、高導(dǎo)熱氮化硅基片在高端裝備、新能源汽車、航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展,讓氮化硅陶瓷這顆“黑色明珠”更加璀璨耀眼!